热传导真空计的工作原理图

2020-05-06 真空技术网 真空技术网整理

  热(re)(re)(re)(re)传(chuan)导真空计(ji)是根(gen)据在(zai)(zai)低压力下(λ>>d),气体分子热(re)(re)(re)(re)传(chuan)导与压力有关(guan)的(de)原(yuan)理制成的(de)。其(qi)原(yuan)理图如(ru)图6所(suo)示(shi)。它(ta)是在(zai)(zai)一(yi)玻璃管(guan)壳中由边杆支(zhi)撑一(yi)根(gen)热(re)(re)(re)(re)丝,热(re)(re)(re)(re)丝通(tong)以(yi)电流加热(re)(re)(re)(re),使其(qi)温(wen)(wen)度(du)高于周围(wei)气体和(he)管(guan)壳的(de)温(wen)(wen)度(du),于是在(zai)(zai)热(re)(re)(re)(re)丝和(he)管(guan)壳之间(jian)产生热(re)(re)(re)(re)传(chuan)导。当达到(dao)热(re)(re)(re)(re)平衡时,热(re)(re)(re)(re)丝的(de)温(wen)(wen)度(du)决定(ding)于气体热(re)(re)(re)(re)传(chuan)导,因而也(ye)就决定(ding)于气体压力。如(ru)果预先进行了校准则(ze)可用热(re)(re)(re)(re)丝的(de)温(wen)(wen)度(du)或其(qi)相关(guan)量来指示(shi)气体的(de)压力。

热传导真空计原理图

图(tu)(tu)6:热传导(dao)真空计原理(li)图(tu)(tu)

  图(tu)6所(suo)示(shi)规管中(zhong)热丝热量散失,只有(you)Qg在低压力(li)与(yu)压力(li)有(you)关,而QL和Qr均与(yu)压力(li)无关,可简写成

Q = K1 + K2p (7)

  热传(chuan)导量Q与压力p的关系如图7所示。

热传导量Q与压力P的关系

图(tu)7:热传导量Q与压力P的关系

  由(you)上式表(biao)明,当(dang)K1<2p时(shi),即(ji)QL + Qr<g时(shi),总的热量散(san)失Q只与压力p有(you)关(guan),也即(ji)Q与Qg有(you)关(guan)。它表(biao)明,在一定的加热条件下(xia),可根据低压力下(xia)气体分子热传(chuan)导(dao),即(ji)气体分子对热丝的冷却能(neng)力作(zuo)为(wei)压力的指示(shi)。这(zhei)就是热传(chuan)导(dao)真空计的基本(ben)工作(zuo)原理(li)。

  热(re)传(chuan)导真空计规管热(re)丝的温度T1是压力(li)p的函数(见(jian)图(tu)7),即(ji)T1 = f(p)。如果预先(xian)测(ce)出这(zhei)个函数关系(xi),便可根据热(re)丝的温度T1来确定(ding)压力(li)p。热(re)丝温度的测(ce)量方法,有以下(xia)三种;

  1、利用热丝随温(wen)度变化的线膨胀性(xing)质;

  2、利用热电偶直(zhi)接测量热丝的(de)温度变(bian)化;

  3、利用热丝电阻随温度(du)变(bian)化的性质。

  根(gen)据第一种(zhong)(zhong)测(ce)(ce)(ce)温(wen)(wen)方(fang)(fang)法制成(cheng)的真(zhen)空(kong)(kong)(kong)计(ji)(ji)(ji)称(cheng)膨(peng)胀式真(zhen)空(kong)(kong)(kong)计(ji)(ji)(ji)。根(gen)据第二(er)种(zhong)(zhong)测(ce)(ce)(ce)温(wen)(wen)方(fang)(fang)法制成(cheng)的真(zhen)空(kong)(kong)(kong)计(ji)(ji)(ji)称(cheng)热(re)偶真(zhen)空(kong)(kong)(kong)计(ji)(ji)(ji)。根(gen)据第三种(zhong)(zhong)测(ce)(ce)(ce)温(wen)(wen)方(fang)(fang)法制成(cheng)的真(zhen)空(kong)(kong)(kong)计(ji)(ji)(ji)称(cheng)电(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)计(ji)(ji)(ji),在(zai)电(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)计(ji)(ji)(ji)中也(ye)有(you)用热(re)敏(min)电(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)代替(ti)金属热(re)丝的,此种(zhong)(zhong)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)计(ji)(ji)(ji)称(cheng)热(re)敏(min)电(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)计(ji)(ji)(ji)。其灵敏(min)度较高,但稳定(ding)性(xing)较差。

  热偶真(zhen)空计和电(dian)阻真(zhen)空计是(shi)目前粗真(zhen)空和低真(zhen)空测量中用得最多的(de)两种(zhong)真(zhen)空计。

  热传导(dao)真(zhen)空计(ji)(ji)是相对真(zhen)空计(ji)(ji),常(chang)(chang)常(chang)(chang)在标准(zhun)(zhun)环境下(xia),用绝对真(zhen)空计(ji)(ji)或用校准(zhun)(zhun)系统进行校准(zhun)(zhun)。

  气体(ti)(ti)种类(lei)的(de)(de)影响:热传导真空(kong)计对不(bu)同(tong)气体(ti)(ti)的(de)(de)测量(liang)(liang)结果是不(bu)同(tong)的(de)(de),这是由于不(bu)同(tong)气体(ti)(ti)分子的(de)(de)导热系数不(bu)同(tong)引(yin)起的(de)(de)。因此,在测量(liang)(liang)不(bu)同(tong)气体(ti)(ti)的(de)(de)压力时,可根(gen)据干燥(zao)空(kong)气(或氮气)刻度(du)(du)的(de)(de)压力读数,再乘以相应的(de)(de)被测气体(ti)(ti)相对灵(ling)敏度(du)(du),就可得到该气体(ti)(ti)的(de)(de)实际压力,即

preal = Srpread

  式中

  pread——以(yi)干燥(zao)空气(或氮气)刻度的压力计(ji)读数,Pa

  preal——被测气体的实际压力(li),Pa

  Sr——被(bei)测气体对(dui)空(kong)气的(de)相对(dui)灵敏(min)度。

  通常以干燥空气(qi)(qi)(或氮气(qi)(qi))的相(xiang)对灵敏度为1,其(qi)它一些(xie)常用(yong)的气(qi)(qi)体和蒸气(qi)(qi)的相(xiang)对灵敏度如表2所示。

表2 热(re)传(chuan)导规(gui)对一些气体与蒸汽的(de)相对灵敏度(du)

气体或蒸气
S
气体或蒸气
S
空气
1
一氧化碳
0.97
0.67
二氧化碳
0.94
1.12
二氧化硫
0.77
1.31
甲烷
0.61
1.56
乙烯
0.86
2.30
乙炔
0.60
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